KR20010101624A - 이미지 프로젝션 시스템 - Google Patents

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KR20010101624A
KR20010101624A KR1020017009193A KR20017009193A KR20010101624A KR 20010101624 A KR20010101624 A KR 20010101624A KR 1020017009193 A KR1020017009193 A KR 1020017009193A KR 20017009193 A KR20017009193 A KR 20017009193A KR 20010101624 A KR20010101624 A KR 20010101624A
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projection system
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KR1020017009193A
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아드리안누스 요트. 에스. 엠. 바안데
Original Assignee
요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 이미지 프로젝션 시스템에 관한 것이다. 이미지 프로젝션 시스템은, 제 1 컬러 및 제 1 편광 방향과 제 2 컬러 및 제 2 편광 방향을 갖는 제 1 및 제 2 광 빔을 이미지 정보에 따라 상기 제 1 및 제 2 광 빔을 변조하기 위한 두 개의 이미지 패널을 포함하는 변조 시스템에 각각 공급하기 위해서, 방사 소스, 편광-감응 필터 수단, 편광 변환 수단, 및 컬러 필터 수단을 포함한다. 본 발명에 따른 이미지 프로젝션 시스템에서 소형의 프로젝션 시스템을 획득하기 위해, 상기 편광-감응 필터 수단, 편광 변환 수단 및 컬러 필터 수단에 의해 점유되는 영역은 일치한다.

Description

이미지 프로젝션 시스템{IMAGE PROJECTION SYSTEM}
그러한 프로젝션 시스템은 유럽 특허 출원서(EP 467447호)로부터 알려져 있다. 그 문헌에서 설명된 프로젝션 시스템은 조사 빔을 공급하기 위한 조사 시스템과 이미지 디스플레이 시스템을 포함하는데, 상기 이미지 디스플레이 시스템은 프로젝트될 이미지 정보에 따라 광 빔을 변조하기 위한 세 개의 액정 이미지 패널을 포함한다. 조사 시스템은 액정 패널에 걸쳐서 광을 균일하게 분산시키기 위한 인터그레이터 시스템(integrator system)을 포함한다. 알려진 LCD 프로젝션 시스템에서, 각기 다른 편광 방향을 갖는 광 빔은 편광-감응 빔 분할기에 의해서 서로에 대해 수직적인 편광 방향을 갖는 두 개의 개별적인 광 서브-빔으로 분할된다. 편광 변환 수단은 두 개의 광 서브-빔 중 한 빔의 편광 방향을 다른 편광 방향으로 변환하고, 그 변환된 광 서브-빔을 변환되지 않은 광 서브-빔과 재결합한다. 그런 후에, 재결합된 광 빔은 다이크로익 미러(dichroic mirror)에 의해 세 개의 각 기본컬러에서 세 개의 추가적인 광 서브-빔으로 분할된다. 이미지 패널은 광학적으로 투명한 두 개의 플레이트를 포함하는 액정 패널일 수 있는데, 그 두 플레이트 사이에는 액정 층이 제공된다. 또한, 액정 패널에는 일예로 전극에 의해 구동되는 이차원적인 픽셀 어레이가 제공된다. 조사 시스템에 대한 본 구성은 편광-감응 빔 분할기, 편광 변환 수단 및 컬러 분리 수단으로 이루어진 캐스케이드를 포함한다. 본 구성은 프로젝션 시스템에서 비교적 큰 공간을 점유한다. 그러나, 시장에서는 더 가벼우면서 더 소형인 프로젝션 시스템을 요구한다.
본 발명은 청구항 1의 전문(preamble)에서 한정된 바와 같은 이미지 프로젝션 시스템에 관한 것이다. 이미지 프로젝션 시스템은 텔레비전 수신기나 개인용 컴퓨터로부터의 이미지 정보를 프로젝션 스크린 상에 디스플레이하는데 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이미지 프로젝션 시스템의 제 1 실시예를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 프로젝션 시스템의 제 2 실시예를 나타내는 도면.
본 발명의 목적은 조사(illumination) 시스템에 의해 점유되는 공간이 감소되는 이미지 프로젝션 시스템을 제공하는데 있다. 이 목적은 청구항 1에서 한정된 바와 같은 본 발명에 따른 이미지 프로젝션 시스템(image projection system)에 의해서 달성된다. 이 구성에 있어서, 컬러 분리 수단, 편광 변환 수단 및 편광-감응(polarization-sensitive) 필터 수단에 의해 점유되는 공간은 일치하거나 또는 적어도 겹칠 수 있다. 그러므로, 이러한 설계는 종래의 프로젝션 시스템에서와 같은 별도의 편광-감응 필터 수단, 편광 변환 수단 및 별도의 컬러 필터 수단으로 이루어진 캐스케이드 구성 보다 더 작은 공간을 점유한다. 다른 장점으로써, 다이크로익 미러가 컬러 분리 수단으로서 응용될 때, 다이크로익 필터는, 그것을 제 1 및 제 2 광 빔의 경로에 수직적으로 위치시킴으로써, 최상의 기능을 수행하도록 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 다른 유리한 실시예는 종속항에서 한정된다.
본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 특정 실시예는 청구항 2에서 한정된다.
본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 다른 실시예는 청구항 3에서 한정된다. 종래의 프로젝션 시스템에서, 스펙트럼 특성은 다이크로익 미러(dichroic mirror)의 조사 윈도우(illumination window)에 걸쳐서 변하기 때문에, 다이크로익 미러 상에서의 광 빔의 입사각은 다이크로익 미러의 조사 윈도우에 걸쳐서 변하고, 다음으로 컬러 시프트(color shift)가 이미지 패널의 조사 윈도우에서 발생될 것이다. 다이크로익 미러가 광 빔에 수직적으로 위치되었을 때, 제 1 및 제 2 이미지 패널의 조사 윈도우에서는 컬러 시프트가 발생하지 않을 것이다.
본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 다른 실시예는 청구항 7에서 한정된다. 그러한 터널(tunnel) 시스템은, 제 1 광 빔의 단면이 조사 윈도우 보다 결코 더 크지 않게 된다는 장점을 갖는다. 조사 윈도우는 이미지 패널의 위치에서의 광 빔의 단면 크기로서 한정된다.
본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 다른 실시예는 청구항 8에서 한정된다. 일예로, 세 개의 프리즘이 사용될 수 있고, 에어 갭(air gap)이 광 빔의 전체적인 내부 반사를 보장하기 위해서 프리즘의 마주 보는 평면 사이에 존재하는 얇은 물질 층으로서 응용될 수 있다. 광학 터널 내의 광 빔이 텔레센트릭(telecentric)적이고 터널이 각각 제 1 및 제 2 차원적으로 광학 축을 따라 미러 대칭을 가질 때, 광 빔은 그러한 광학 터널을 횡단하고, 광 빔에 수직인 각각의 단면에서, 광 빔은 여전히 기하학적으로 동일하게 유지된다.
본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 다른 실시예는 청구항 11항에서 한정된다. 그 실시예는 세 개의 이미지 패널 프로젝션 시스템에 대한 소형의 설계를 제공한다.
본 발명의 이러한 양상 및 다른 양상이 이후에 설명되는 실시예로부터 명확해지고, 또한 그 실시예와 관련하여 명료하게 설명될 것이다.
도 1에 도시된 이미지 프로젝션 시스템(1)은 조사 빔(illumination beam)을 공급하기 위한 조사 시스템(3)을 포함한다. 조사 시스템(3)은 방사 소스(5), 반사기(7) 및 집광 렌즈(9)를 포함한다. 반사기(7)는 방사 소스(5)를 적어도 부분적으로 둘러싸고 있음으로써, 방사 소스에 의해 시스템으로부터 멀어지는 방향으로 방출된 광의 대부분이 여전히 시스템에 도달하는 것을 보장한다.
조사 시스템(3)에 의해 생성되는 조사 빔은 간략성을 위해 두 개의 이미지 패널(37, 39)로 표현된 변조 시스템에 입사되고, 디스플레이될 이미지 정보에 따라 그것에 의해 변조된다. 이미지 패널(37, 39)에 의해 변조된 광은 간략성을 위해서 단일의 프로젝션 렌즈(45)로 표현된 프로젝션 렌즈 시스템에 의해서 스크린(미도시) 상에 프로젝트된다. 또한, 이미지 프로젝션 시스템은 컬러 필터 휠(51)과 그컬러 필터 휠(51)에 연결된 드라이브(53)를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 컬러 필터 휠(51)과 드라이브(53)는 디스플레이 시스템에 자홍색 및 노란색 광 빔을 공급하기 위해 인터그레이팅(integrating) 수단(11)과 방사 소스(5) 사이에 위치된다. 인터그레이팅 시스템(11)에는 제 1 및 제 2 렌즈 플레이트(13, 15)가 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 이미지 프로젝션 시스템은 일예로 편광 빔 분할기(17)와 같은 편광-감응 필터 수단, 일예로 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(21, 23)와 같은 컬러 필터 수단, 및 제 1 미러(33)와 1/4-파장 플레이트(31)를 포함하는 편광 변환 수단을 포함한다. 제 1 미러(33)는 제 2 인터그레이터 플레이트(15)의 평면에 위치되는 것이 바람직하다. 1/4-파장 플레이트(31)는 제 1 미러(33)와 편광 빔 분할기(17) 사이에 위치된다. 제 1 미러(33)와 1/4-파장 플레이트(31)는 편광 빔 분할기(17)에 마주하고 있는 제 2 렌즈 플레이트(15)의 표면 상에 분산되는 수 개의 서브-어셈블리로 분할될 수 있다. 편광 빔 분할기(17)는 인터그레이팅 수단의 제 2 렌즈 플레이트(15)와 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(21, 23) 사이에 위치된다. 제 1 다이크로익 미러(21)는 편광 빔 분할기(17)의 제 1 출구 에퍼추어(exit aperture)와 제 1 이미지 패널(39) 사이에 위치된다. 제 2 다이크로익 미러(23)는 편광 빔 분할기(17)의 제 2 출구 에퍼추어와 제 2 이미지 패널(37) 사이에 위치된다. 이미지 패널(37, 39)은, 일예로, 투과성 액정 이미지 패널을 포함한다.
동작 중에, 조사 시스템(3)으로부터의 편광되지 않은 광은 인터그레이터 시스템(11)을 경유하여 편광 빔 분할기(17)에 입사되는데, 상기 인터그레이터 시스템(11)은 제 1 및 제 2 렌즈 플레이트(13, 15)와 제 1 릴레이(relay) 렌즈(29)를 포함한다. 편광 빔 분할기(17)의 인터페이스(19)는 제 1 방향으로의 편광을 갖는 제 1 서브 광 빔을 투과하는데, 상기 제 1 서브 광 빔은 제 1 디스플레이(39)를 조사하는 제 1 광 빔을 제공한다. 편광 빔 분할기(17)의 인터페이스(19)는 제 2의 편광 방향을 갖는 제 2 광 빔을 제공하는 제 2 서브 광 빔을 반사하는데, 상기 제 2 편광 방향은 제 1 편광 방향에 수직적이다. 제 2 광 빔은 제 2 이미지 패널(37)을 조사한다. 제 1 광 빔은 제 2 릴레이 렌즈(27)를 경유하여 제 1 다이크로익 미러(21) 상에 입사된다. 제 1 다이크로익 미러(21)는 적색 광만을 폴딩 미러(folding mirror)(35)를 경유하여 제 1 액정 이미지 패널(39)에 투과한다. 액정 이미지 패널(39)은 적색의 제 1 광 빔을 변조하고, 그 변조된 제 1 광 빔을 재결합 미러(41)를 경유하여 프로젝션 렌즈(45)의 입사동공(entrance pupil)에 투과한다. 프로젝션 렌즈는 재결합된 제 1 및 제 2 광 빔을 스크린(미도시) 상에 이미징한다. 제 2 광 빔은 제 3 릴레이 렌즈(25)를 경유하여 제 2 다이크로익 미러(23) 방향으로 반사된다. 제 2 다이크로익 미러(23)는 제 2 광 빔의 녹색 또는 청색 광을 제 2 액정 이미지 패널(37)에 투과한다. 제 2 액정 이미지 패널(37)은 녹색 또는 청색 광 빔을 변조하고, 그 변조된 제 2 광 빔을 폴딩 미러(43)와 재결합 미러(41)를 경유하여 프로젝션 렌즈(45)에 투과한다. 또한, 제 1 다이크로익 미러(21)는 제 1 편광 방향을 갖는 녹색 또는 청색 광의 제 3 서브 광 빔을 반사하고, 제 2 다이크로익 미러(23)는 제 2 편광 방향을 갖는 적색 광의 제 4 서브 광 빔을 반사한다. 제 1 다이크로익 미러(21)는 제 3 서브 광 빔을 제 2 릴레이 렌즈(27), 편광 빔 분할기(17), 제 1 릴레이 렌즈(29) 및 1/4-파장 플레이트(31)를경유하여 제 1 미러(33)에 반사한다. 1/4-파장 플레이트(31)는 제 3 서브 광 빔의 선형적인 편광 방향을 일예로 시계 회전 방향과 같은 원형의 편광으로 변환한다. 제 1 미러(33)는 시계 방향의 편광을 반-시계 회전 방향으로 전환하고, 제 3 서브 광 빔을 1/4-파장 플레이트(31)와 제 1 릴레이 렌즈(29)를 경유하여 편광 빔 분할기(17) 방향으로 반사한다. 1/4-파장 플레이트(31)는 반-시계 회전 방향으로 편광된 제 3의 서브 광 빔을 제 2 편광 방향을 갖는 변환된 제 3 녹색 또는 청색 서브 광 빔으로 변환한다. 편광 빔 분할기(17)의 인터페이스(19)는 제 3 서브 광 빔을 제 3 릴레이 렌즈(25)와 제 2 다이크로익 미러(23)를 경유하여 제 2 액정 이미지 패널(37) 방향으로 반사한다. 또한, 편광 빔 분할기(17)는 제 2 서브 광 빔과 변환된 제 3 서브-광 빔을 제 2 광 빔으로 결합하도록 배치된다. 또한, 제 2 다이크로익 미러(23)는 적색 광을 가지면서 제 2 편광 방향을 갖는 제 4 서브 광 빔을 제 2 릴레이 렌즈(27), 편광 빔 분할기(17), 제 1 릴레이 렌즈(29) 및 1/4-파장 플레이트(31)를 경유하여 제 1 미러(33)에 반사한다. 1/4-파장 플레이트(31)는 제 4 서브 광 빔의 선형적인 편광 방향을 일예로 반-시계 회전 방향과 같은 원형 편광으로 변환한다. 제 1 미러(33)는 제 4 서브 광 빔의 반-시계 방향 편광을 시계 회전 방향으로 전환하고, 제 4 서브 광 빔을 1/4-파장 플레이트(31)와 제 1 릴레이 렌즈(29)를 경유하여 편광 빔 분할기(17) 방향으로 반사한다. 1/4-파장 플레이트(31)는 시계 회전 방향으로 편광된 제 4 서브 광 빔을 제 1 편광 방향을 갖는 변환된 제 4 적색 서브 광 빔으로 변환한다. 편광 빔 분할기(17)의 인터페이스(19)는, 제 1 편광 방향의 광을 투과하고, 제 4 서브 광 빔을 제 2 릴레이 렌즈(27), 제 1 다이크로익 미러(21) 및 폴딩 미러(35)를 경유하여 제 1 액정 이미지 패널(39)에 투과한다. 편광 빔 분할기(17)는 제 1 서브 광 빔과 변환된 제 4 서브-광 빔을 제 1 광 빔으로 결합되도록 또한 배치된다. 제 1 이미지 패널(39)은 적색 이미지 정보에 의해서만 구동된다. 제 2 이미지 패널(37)은 대응하는 조사 컬러의 이미지 정보, 즉 번갈아 녹색 또는 청색 이미지 정보에 따라 동시에 구동된다.
또한, 인터그레이팅 시스템(11)의 제 1 및 제 2 렌즈(13, 15)와 제 1 릴레이 렌즈(29)는, 조사 윈도우가 이미지 패널(37, 39)을 커버하기 위해 적절한 크기를 갖는 방식으로, 설계된다. 제 2 및 제 3 렌즈(27, 25)는 조사가 텔레센트릭되는 방식으로 설계된다. 동시에, 렌즈(25, 27, 29)에 대한 이러한 기준은, 제 1 미러(33) 상의 조사 스폿(spot)이 제 2 인터그레이터 플레이트(15) 상에서의 조사 지점과 동일한 크기 및 기하학적인 특성을 갖는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 이미지 프로젝션 시스템의 제 2 실시예에서, 시스템은 세 개의 이미지 패널을 포함하는 디스플레이 시스템과 조사 시스템을 포함한다. 세 개의 이미지 패널을 사용하는 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 이미지 프로젝션 시스템은 인터그레이터 시스템(113, 115, 153)을 포함하는데, 여기에는 결합된 제 1 및 제 2 광 빔을 제 1 이미지 패널(139)과 제 2 이미지 패널(137)에 공급하고, 제 3 광 빔을 제 3 이미지 패널(169)에 공급하기 위해 제 1 컬러 필터 수단(151)이 인터그레이팅된다. 또한, 프로젝션 시스템은 일예로 제 1 및 제 2 편광 빔 분할기(117, 157)와 같은 제 1 및 제 2 편광-감응 필터 수단과, 일예로 제 1및 제 2 다이크로익 미러(121, 123)를 포함하는 제 2 컬러 필터 수단을 포함한다. 프로젝션 시스템은 제 1 및 제 2 편광 변환 수단(131, 163)을 더 포함한다. 제 1 편광 변환 수단은 제 1 미러(132)와 1/4-파장 플레이트(131)를 포함한다. 제 1 미러(132)는 제 2 인터그레이터 플레이트(115)의 평면에 위치되는 것이 바람직하다. 1/4-파장 플레이트(131)는 제 1 미러(132)와 제 1 편광 빔 분할기(117) 사이에 위치된다. 제 1 미러(132)와 1/4-파장 플레이트(131)는 제 1 편광 빔 분할기(117)에 마주하고 있는 제 2 렌즈 플레이트(115)의 표면 상에 분산되는 수 개의 서브-어셈블리로 분할될 수 있다. 제 1 편광 빔 분할기(117)는 인터그레이팅 수단의 제 2 렌즈 플레이트(115)와 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(121, 123) 사이에 위치된다. 제 1 다이크로익 미러(121)는 제 1 편광 빔 분할기(117)의 제 1 출구 에퍼추어와 제 1 이미지 패널(139) 사이에 위치된다. 제 2 다이크로익 미러(123)는 제 1 편광 빔 분할기(117)의 제 2 출구 에퍼추어와 제 2 이미지 패널(137) 사이에 위치된다. 이미지 패널(137, 139, 169)은 일예로 투과성 액정 이미지 패널을 포함한다.
동작 중에, 조사 시스템(3)으로부터의 편광되지 않은 광은 인터그레이터 시스템 상에 입사되는데, 상기 인터그레이터 시스템은 제 1 및 제 2 렌즈 플레이트(113, 115)나 제 1 렌즈 플레이트(113)와 제 3 렌즈 플레이트(153) 및 제 1 컬러 필터 수단을 포함할 수 있고, 상기 제 1 컬러 필터 수단은 일예로 제 3 다이크로익 미러(151)를 포함한다. 제 3 다이크로익 미러(151)는 제 1 및 제 2 렌즈 플레이트(113, 115) 사이 및 제 1 및 제 3 렌즈 플레이트(113, 153) 사이에 위치된다. 제 3 다이크로익 미러(151)는 제 3 광 빔을 형성하는 청색 광을 제 3 렌즈 플레이트(153)에 전달하고, 적색 및 녹색 광을 결합된 제 1 및 제 2 광 빔으로써 제 2 렌즈 플레이트(115)와 제 1 릴레이 렌즈(129)를 경유하여 제 1 편광 빔 분할기(117)에 반사한다. 제 1 편광 빔 분할기(117)의 인터페이스(119)는 제 1 방향으로의 편광을 갖는 제 1 광 빔을 제공하는 제 1 서브 광 빔을 투과한다.
또한, 제 1 편광 빔 분할기(117)의 인터페이스(119)는 제 1 편광 방향에 수직인 제 2 편광 방향을 갖는 제 2 광 빔을 제공하는 제 2 서브 광 빔을 반사한다. 제 1 광 빔은 제 2 렌즈(127)를 경유하여 제 1 다이크로익 미러(121)에 입사된다. 제 1 다이크로익 미러(121)는 제 1 광 빔을 제공하는 적색 광만을 터널 시스템(135)을 경유하여 제 1 액정 이미지 패널(139)에 투과한다. 제 1 액정 이미지 패널(139)은 적색의 제 1 광 빔을 변조하고, 그 변조된 제 1 광 빔을 다이크로익 크로스(cross)(142)를 경유하여 프로젝션 렌즈(145)의 입사동공에 투과한다. 프로젝션 렌즈(145)는 재결합된 광 빔을 스크린(미도시) 상에 이미징한다. 제 1 편광 빔 분할기(117)의 인터페이스(119)는 제 2 광 빔을 제 3 릴레이 렌즈(125)를 경유하여 제 2 다이크로익 미러(123) 방향으로 반사한다. 제 2 다이크로익 미러(123)는 제 2 광 빔의 녹색 광을 제 2 액정 이미지 디스플레이(137)에 투과한다. 제 2 액정 이미지 패널(137)은 녹색 광 빔을 변조하고, 그 변조된 제 2 광 빔을 다이크로익 크로스(142)를 경유하여 프로젝션 렌즈(145)의 입사동공에 투과한다.
또한, 제 1 다이크로익 미러(121)는 제 1 편광 방향을 갖는 녹색 광의 제 3 서브 광 빔을 반사하고, 제 2 다이크로익 미러(123)는 적색 광을 가지면서 제 2 편광 방향을 갖는 제 4 서브 광 빔을 반사한다. 제 1 다이크로익 미러(121)는 제 3서브 광 빔을 제 2 릴레이 렌즈(127), 편광 빔 분할기(117), 제 1 릴레이 렌즈(129) 및 1/4-파장 플레이트(131)를 경유하여 제 1 미러(132)에 반사한다. 1/4-파장 플레이트(131)는 제 3 서브 광 빔의 선형적인 편광 방향을 일예로 시계 회전 방향과 같은 원형 편광으로 변환한다. 제 1 미러(132)는 시계 방향 편광을 반-시계 회전 방향으로 전환하고, 제 3 서브 광 빔을 1/4-파장 플레이트(131)와 제 1 릴레이 렌즈(129)를 경유하여 제 1 편광 빔 분할기(117) 방향으로 반사한다. 1/4-파장 플레이트(131)는 반-시계 회전 방향으로 편광된 제 3 서브 광 빔을 제 2 편광 방향을 갖는 변환된 제 3의 녹색 서브 광 빔으로 변환한다. 편광 빔 분할기(117)는 제 2 서브 광 빔과 변환된 제 3 서브-광 빔을 녹색의 제 2 광 빔으로 결합하도록 배치되고, 편광 빔 분할기(117)의 인터페이스(119)는 제 2 광 빔을 제 3 릴레이 렌즈(125)와 제 2 다이크로익 미러(123)를 경유하여 제 2 액정 이미지 패널(137) 방향으로 반사한다.
또한, 제 2 다이크로익 미러(123)는 제 4의 서브 광 빔을 제 2 릴레이 렌즈(127), 제 1 편광 빔 분할기(117)의 인터페이스(119), 제 1 릴레이 렌즈(129) 및 1/4-파장 플레이트(131)를 경유하여 제 1 미러(132)에 반사한다. 1/4-파장 플레이트(131)는 제 4 서브 광 빔의 선형적인 편광 방향을 일예로 반-시계 회전 방향과 같은 원형의 편광으로 변환한다. 제 1 미러(132)는 제 4 서브 광 빔의 반-시계 방향 편광을 시계 회전 방향으로 전환하고, 제 4 서브 광 빔을 1/4-파장 플레이트(131) 및 제 1 릴레이 렌즈(129)를 경유하여 제 1 편광 빔 분할기(117) 방향으로 반사한다. 1/4-파장 플레이트(131)는 제 4의 시계 회전 방향으로 편광된 서브 광 빔을 제 1 편광 방향을 갖는 변환된 제 4 적색 서브 광 빔으로 변환한다. 편광 빔 분할기(117)의 인터페이스(119)는 제 4 서브 광 빔을 제 2 릴레이 렌즈(127), 제 1 다이크로익 미러(121) 및 터널 시스템(135)을 경유하여 제 1 액정 이미지 패널(139)에 투과한다. 제 1 편광 빔 분할기(117)는 제 1 서브 광 빔과 변환된 제 4 서브 광 빔을 동일한 컬러를 갖는 결합된 제 1 광 빔으로 결합하도록 배치된다. 제 1 및 제 2 다이크로익 미러(121, 123)는 제 1 및 제 2 광 빔의 경로에 각각 실질적으로 수직이도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 제 3 다이크로익 미러(151)는 제 3 광 빔을 인터그레이터 시스템의 제 3 렌즈 플레이트(153)와 제 4 릴레이 렌즈(155)를 경유하여 제 2 편광 빔 분할기(157)에 투과한다. 제 2 편광 빔 분할기(157)는 인터그레이팅 수단(11)의 제 3 렌즈 플레이트(153), 제 2 미러(161) 및 제 3 이미지 패널(169) 사이에 위치된다. 제 2 편광 빔 분할기(157)의 인터페이스(158)는 제 2 편광 방향을 갖는 제 3 광 빔을 제공하는 제 5 서브 광 빔을 반사하고, 제 1 편광 방향을 갖는 제 6 서브 광 빔을 투과한다. 인터페이스(158)는 제 3 광 빔을 제 6 릴레이 렌즈(167)를 경유하여 제 3 이미지 패널(169)에 반사한다. 제 3 이미지 패널(169)은 제 3 광 빔을 변조하고, 그 변조된 제 3 광 빔을 다이크로익 크로스(142)에 투과한다. 다이크로익 크로스(142)는 변조된 제 3 광 빔과 변조된 제 1 및 제 2 광 빔을 단일의 광 빔으로 결합하는데, 그 단일의 광 빔은 프로젝션 렌즈(145)의 입사동공에 입사된다.
또한, 제 6 서브 광 빔이 제 7 릴레이 렌즈(159)를 경유하여 제 2 미러(161)에 보내진다. 제 2 미러(161)는 제 6 서브 광 빔을 제 7 릴레이 렌즈(159), 제 2편광 빔 분할기(157), 제 4 릴레이 렌즈(155)를 경유하여 제 2의 1/4-파장 플레이트(163) 및 제 3 미러(165)를 포함하는 제 2 편광 변환 수단에 반사한다. 제 2의 1/4-파장 플레이트(163)는 제 6 서브 광 빔의 선형적인 편광 방향을 일예로 반-시계 회전 방향과 같은 원형 편광으로 변환한다. 제 3 미러(165)는 제 6 서브 광 빔의 반-시계 방향 편광을 시계 회전 방향으로 전환하고, 제 6 서브 광 빔을 제 2의 1/4-파장 플레이트(163) 및 제 4 릴레이 렌즈(155)를 경유하여 제 2 편광 빔 분할기(157) 방향으로 반사한다. 제 2의 1/4-파장 플레이트(163)는 제 6 서브 광 빔의 시계 회전 방향의 편광을 제 2 편광 방향을 갖는 변환된 제 6 청색 서브 광 빔으로 변환한다. 제 2 편광 빔 분할기(157)는 제 5 서브 광 빔과 변환된 제 6 서브-광 빔을 제 3 광 빔으로 결합하도록 배치되고, 제 2 편광 빔 분할기(157)의 인터페이스(158)는 제 3 광 빔을 제 6 릴레이 렌즈(167)를 경유하여 제 3 이미지 패널(169)에 투과한다.
제 3 미러(165)와 제 2의 1/4-파장 플레이트(163)는 제 3 렌즈 플레이트(153)의 평면에 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 제 3 미러(165)와 제 2의 1/4-파장 플레이트(163)는 여러 부분으로 분할되어서, 제 3 렌즈 플레이트(153)의 표면에 걸쳐 분산될 수 있다.
제 2 빔 분할기(157), 제 6 렌즈(167) 및 미러(161)에 대한 대안적인 솔루션은 인터페이스(119)의 평면에 위치된 폴딩 미러와 제 6 렌즈(167) 및 제 3 이미지 패널(169) 사이에 위치된 편광-감응 필터의 응용이다. 편광-감응 필터의 예는 3M에 의해 공급될 수 있는 것과 같은 DBEF-플레이트이다. 다른 예는 배선그리드(grid) 편광기 또는 콜레스테릭(cholesteric) 반사기이고, 상기 콜레스테릭 반사기는 유럽 특허 출원서(EP-A-606940호)로부터 그 자체가 알려져 있다.
상술된 실시예는 본 발명을 제한하려 하기보다는 설명하려는 것이고, 당업자들은 청구범위의 범위를 벗어나지 않으면서 많은 대안적인 솔루션을 설계할 수 있을 것이라는 것이 주지되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 텔레비전 수신기나 개인용 컴퓨터로부터의 이미지 정보를 프로젝션 스크린 상에 디스플레이하는데 사용되는 이미지 프로젝션 시스템에 이용된다.

Claims (11)

  1. 제 1 및 제 2 컬러의 제 1 및 제 2 광 빔을 각각 공급하기 위한 방사 소스를 포함하는 조사(illumination) 시스템과;
    상기 제 1 및 제 2 광 빔을 이미지 정보에 따라 변조하기 위해 두 개의 이미지 패널을 포함하는 변조 시스템과;
    제 1 편광 방향을 갖는 상기 제 1 광 빔을 제공하는 제 1 서브 광 빔을 공급하고, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 편광 방향을 갖는 상기 제 2 광 빔을 제공하는 제 2 서브 광 빔을 공급하기 위해, 상기 방사 소스와 상기 변조 시스템 사이에 위치되는 편광-감응(polarization-sensitive) 필터 수단과;
    상기 방사 소스와 상기 편광-감응 필터 수단 사이에 위치되는 편광 변환 수단과;
    상기 편광-감응 필터 수단 및 상기 편광 변환 수단과 공동으로(in combination with), 제 1 컬러를 가지면서 제 1 편광 방향을 갖는 상기 제 1 광 빔과 제 2 컬러를 가지면서 제 2 편광 방향을 갖는 상기 제 2 광 빔을 공급하기 위해서, 상기 편광-감응 필터 수단과 상기 변조 시스템 사이에 위치되는 컬러-필터 수단을
    포함하는, 이미지 프로젝션 시스템으로서,
    상기 컬러 필터 수단은, 상기 제 2 컬러 및 상기 제 1 편광 방향을 갖는 제 3 서브-광 빔과 상기 제 2 컬러 및 상기 제 2 편광 방향을 갖는 제 4 서브-광 빔을반사하기 위해서, 상기 제 1 광 빔을 제공하는 상기 제 1 컬러의 제 1 광 서브-빔과 상기 제 2 광 빔을 제공하는 상기 제 2 컬러의 제 2 광 서브-빔을 각각 투과하도록 또한 배치되고,
    상기 편광 변환 수단은, 상기 반사된 제 4 광 서브-빔의 상기 제 2 편광 방향을 상기 제 1 편광 방향으로 변환하고, 상기 반사된 제 3 광 서브-빔의 상기 제 1 편광 방향을 상기 제 2 편광 방향으로 변환하기 위해서, 상기 방사 소스와 상기 편광-감응 필터 수단 사이에 위치되며,
    상기 제 1 광 서브-빔과 상기 제 4 광 서브-빔을 상기 제 1 광 빔으로 결합하고, 상기 제 2 및 제 3 광 서브-빔을 상기 제 2 광 빔으로 결합하도록 배치되는
    것을 특징으로 하는, 이미지 프로젝션 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 컬러 필터 수단은,
    상기 제 1 컬러의 상기 제 1 광 서브-빔을 공급하고 상기 제 2 컬러의 상기 제 3 광 서브-빔을 반사하기 위해, 상기 편광-감응 필터 수단의 제 1 출구 에퍼추어(exit aperture)와 상기 변조 시스템 사이에 위치되는 제 1 다이크로익 미러(dichroic mirror)와;
    상기 제 2 컬러의 상기 제 2 광 서브-빔을 공급하고 상기 제 1 컬러의 상기 제 4 광 서브-빔을 반사하기 위해, 상기 편광-감응 필터 수단의 제 2 출구 에퍼추어와 상기 변조 시스템 사이에 위치되는 제 2 다이크로익 미러를
    포함하는, 이미지 프로젝션 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 다이크로익 미러는 상기 제 1 및 제 2 광 빔의 경로에 수직적으로 위치되는, 이미지 프로젝션 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 편광 변환 수단은,
    상기 제 3 및 제 4 광 서브-빔을 상기 편광-감응 필터 수단에 역으로 반사하기 위해, 상기 방사 소스와 상기 편광-감응 필터 수단 사이에 위치되는 제 1 미러와;
    상기 제 1 미러와 공동으로, 각각의 반사된 제 3 및 제 4 광 서브-빔의 상기 편광 방향을 상기 각각의 제 2 및 제 1 편광 방향으로 변환시키기 위해, 상기 제 1 미러와 상기 편광-감응 필터 사이에 위치되는 1/4-파장 플레이트를
    포함하는, 이미지 프로젝션 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 편광-감응 필터 수단은 편광 빔 분할기를 포함하는, 이미지 프로젝션 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 프로젝션 시스템은 상기 편광-감응 필터 수단의 텔레센트릭(telecentric)한 조사를 위해 별도의(extra) 광학 시스템을 포함하는, 이미지 프로젝션 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 프로젝션 시스템은 상기 컬러 필터 수단의 출구 평면 근처에 있는 제 1 광 빔의 조사 윈도우(illumination window)를 상기 제 1 이미지 패널의 상단에 재-이미징하기 위한 광학 터널 시스템을 포함하는, 이미지 프로젝션 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 광학 터널 시스템은 제 1 및 제 2 굴절 지수를 갖는 광학적으로 투명한 물질을 각각 포함하고 있는 여러 프리즘을 포함하고, 서로 마주하고 있는 상기 프리즘의 평면은, 상기 제 1 광 빔의 일부에 대해서 상기 광학 터널에서의 전체적인 내부 반사를 보장하기 위해서, 상기 제 1 굴절 지수보다 낮고 상기 제 2 굴절 지수보다 낮은 제 3 굴절 지수를 가진 물질을 포함하고 있는 층에 의해 분리되는, 이미지 프로젝션 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 프로젝션 시스템에는, 상기 이미지 패널의 균일한 조사를 제공하기 위해서 상기 방사 소스와 상기 편광-감응 필터 수단 사이에 위치되는 제 1 및 제 2 인터그레이터(integrator) 플레이트를 포함하는 인터그레이터 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는, 이미지 프로젝션 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 미러는 상기 제 2 인터그레이터 플레이트의 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는, 이미지 프로젝션 시스템.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 프로젝션 시스템은,
    제 3 광 빔을 변조하기 위한 제 3 이미지 패널과;
    결합된 제 1 및 제 2 광 빔을 상기 편광-감응 필터 수단에 공급하고, 제 3 광 빔을 상기 제 3 이미지 패널의 조사에 공급하기 위해서, 상기 인터그레이터 수단에 위치되는 제 2 컬러 필터 수단을
    더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이미지 프로젝션 시스템.
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